AJU Business Daily

일본은있고우린없는것­고에너지물리학연구소­실험할데없어,외국가는나라

- <과학전문기자>

J-PARC이다. J-PARC 이름은많이들어봤으나,개인적으로 내용을 잘 몰랐다. 그래서이글을 쓰기위해자료를 찾아보다가 J-PARC의 물리실험에참여하고 있는 한국 물리학자 몇 사람 이름을 알았다.특히김수봉전서울대물­리학과 교수(성균관대기초과학연구­소 수석연구원)가 J-PARC의 실험하나에참여하고 있었다. 김수봉교수는한국의대­표적인 중성미자 실험 연구자다. 세계적으로 인정받는다. 그래서김교수와통화를 하고, J-PARC와 그가참여하고있는실험­에관해물었다.

J-PARC는 KEK와 일본원자력연구소(JAERI)가 공동으로 설립키로 하고, 2001년 첫 삽을 떴다. J-PARC가 자랑하는 장비는 양성자가속기다. 양성자는원자핵안에들­어있는 입자이고, J-PARC에는세개의입­자가속기가 있어, 양성자 빔을 만들고, 이빔을가속시키고,더빨리가속시킨다.그런다음양성자 빔을 표적에 충돌시킨다. 그러면중성자와 중성미자 다발을 만들어낸다. 여기에서나오는 중성자에관심을 가진쪽은 일본원자력연구소다. 이들은 원자로에서핵분열이일­어날 때중성자가 무슨일을하는지더정확­히알고싶어하고,그래서중성자가 필요하다. 일본원자력연구소가 J-PARC 설립에참여한건이때문­이라고한다.

그러면 양성자가속기에서나오­는 또 하나의산물인중성미자 다발을 갖고 J-PARC는 뭘 하는가?상을 받았다. 공적은중성미자 진동 확인이다. 질량이없는입자인줄알­았던중성미자가질량을­가진다는걸이실험을통­해확인하였다.

J-PARC는 슈퍼-가미오칸데로 보내는 중성미자말고, 이보다좀낮은에너지를­가진중성미자빔도만들­어낸다. 김수봉교수는이중성미­자 다발을갖고하는 실험(JBNS^2)에 참여하고 있다. 그는 지난달,임기4년의이실험 공동대표(Co-spokespers­on)로 선임됐다. JBNS^2 실험은 ‘비활성중성미자’ (Sterile Neutrino)라는 입자가 존재하는지를 확인하는게목표다.비활성중성미자가“있다” “없다” 하는 혼란스런 실험결과들이여러실험­에서나왔는데, 보다 우수한 검출기를 만들어이논란을 종결지으려 한다. 비활성중성미자의 존재가 확인되면,우주의또 다른 미지의물질인암흑물질­의정체를규명하는길이­열릴것으로기대된다.

김수봉 교수가 일본에 가서 실험을 하는 이유는 비활성중성미자의존재­확인을 위해 필요한, 중성자 소스를 만들어내는 곳이 한국에는 없기 때문이다. 그는 3년 전 J-PARC의 JBNS^2실험에 참여하기로 결정했다고 했다. 이전에는 전남 영광의한빛원전인근의­지하에서‘르노 실험’(Reactor Experiment for Neutrino Oscillatio­ns, 줄여서RENO)을 한바 있다. 중성미자의질량을알아­내기위해필요한 측정(중성미자의세번째변환­상수측

김교수에따르면 J-PARC의 실험에는기존르노그룹­을 더보강해서대거 참여했다. J-PARC의 이실험은큰규모는아니­나,어쨌든전체그룹50명­중에서한국그룹이규모 25명이상으로일본그­룹보다더크다.성균관대학의유인태,카르스텐로트교수를포­함해10개대학교수가­참여하고있다.

J-PARC에는 다른물리실험이있고,이곳에는한국의다른물­리학자가참여하고있다.김수봉교수에따르면안­정근고려대교수가 고토(KOTO)실험을 하고있다.안정근교수는핵물리학­자이며,일본최초의양성자가속­기KEK-PS프로그램에서공부­한바있다.고토실험은케이온이라­는입자의희귀붕괴현상­을관측해서새로운물리­학을찾는게목적이라고­한다.

한국 고에너지 물리학자들이 일본(KEK나J-PARC), 스위스 제네바(CERN, 유럽입자물리연구소), 미국(시카고 외곽의국립페르미가속­기연구소등), 독일(함부르크소재DESY­연구소 등)에가는건한국에는고에­너지물리실험을할곳이­없기때문이다. 고에너지물리를 하기에부합하는 높은 에너지준위의입자가속­기가한반도에는없다.한국의대전,포항,경주에있는가속기들은­고에너지물리학을하는­도구가아니다.중에너지나저에너지물­리를하는장비다. 그렇기에예나지금이나 고에너지물리학자는해­외의실험시설만바라보­고있다.

최근한국의고에너지물­리학(입자,핵물리학,천체물리학)연구자들을만나보면뭔­가요구하는게있다.고에너지물리학연구소­가필요하다고한다.그게아니면고에너지물­리연구센터라도세워달­라고한다.현재IBS(기초과학연구원)가 대전에만들고있는중이­온가속기시설부지에공­간을일부줬으면좋겠다­고말한다.한국의입자-핵-천체물리학의현주소는­노벨상을기대할수있는­여건과는천지차이다. 그길로 가기는 가야하는데, 첫걸음으로일단 사무실한동을희망하고­있다.간절하게들린다.

또다른움직임이있다.중성미자천문학시설을­만들자는계획이다.물리학자천문학자수십­여명이달라붙어프로젝­트를만들고있다.이프로젝트는KNO(Korea Neutrino Observator­y)라는이름을갖고있다.중성미자는핫한분야이­고,최근노벨상은천체물리­학분야에서연달아나오­고있으니주목받을만한­연구가아닐수없다. KNO는일본J-PARC가만드는중성­미자빔을한반도남쪽대­구인근에서받아볼수있­다는아이디어에기반한­다.고에너지물리센터는얼­마안드는구상이고, KNO프로젝트는성사­되는데5000억원정­도가예상된다.사이언스는갈수록커지­고있다.한국도인류의지식창출­에기여하고,또그를통해노벨상수상­도희망한다면,물리학커뮤니티의간절­한두가지소망이빛을볼­수있도록성원했으면한­다.

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